CN111471615A - 一种微生物菌剂除臭菌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物菌剂除臭菌剂及其制备方法和废气处理工艺，包括：将餐厨废弃物经降解处理后富集优势菌群，经分离比较各菌株后，选取安全的优势菌株进行组合复配制备用于高效处理有机废弃物微生物代谢过程产生的废气。经过本发明方法处理后的尾气组成完全达到排放要求，在有机废弃物处理全程无臭味释放，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物处理技术领域，尤其涉及一种用于有机废弃物尾气处理的微生物除臭菌剂及其制备方法。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废物也随之迅速增加，生活垃圾占用土地，污染环境的状况以及对人们健康的影响也越加明显。城市生活垃圾的大量增加，使垃圾处理越来越困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。
生活垃圾一般可分为四大类:可回收垃圾、厨房垃圾、有害垃圾和其它垃圾。常用的垃圾方法主要有综合利用、卫生填埋、焚烧和堆肥。其中，厨房垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，厨余垃圾堆放在垃圾场或者在处理过程中会产生许多恶臭气体，严重污染周围环境和空气质量，给人们生活带来相当大的不便，因此，厨余垃圾应该需及时处理掉。
目前，餐厨垃圾国内外现有的处理方法主要包括：(1)将其与其它可燃固体废弃物一起进行焚烧用于发电。因餐厨垃圾含水量大，焚烧发电不仅能耗高而且严重污染大气。(2)填埋于地下。填埋不仅需要占用大量土地，而且严重污染地下水，缺氧环境下产生的气体如甲烷等溢出后不仅污染大气而且也容易引起爆炸。(3)厌氧发酵制沼气。在30℃-50℃和厌氧条件下，通过自然界微生物的分解代谢，餐厨垃圾中的有机碳化物被转化为沼气，可作为家庭生活燃料或用于燃烧发电。这一方法的缺点是周期长，一般需1个月左右才能发酵完全，而且产生的大量活性污泥和污水仍然需要进一步处理。(4)好氧堆肥。用微生物露天堆肥处理也存在周期长(1-3个月)、污染地表水和大气的弊端。近年来，用微生物在设备内快速处理餐厨垃圾的技术开始在部分地区试用，但普遍采用在高温(70-80℃及以上)下处理24-36h的快速成肥技术，其设备本质上为一台烘箱，餐厨垃圾中的水分主要是通过加热蒸发去除而不是微生物起主要作用。
然而，在餐厨垃圾处理过程中，餐厨垃圾本身由于放置过久及餐厨垃圾处理过程中会产生难闻的臭气，如不处理直接排放将会严重污染大气环境。化学除臭剂效果显著，但是却使用成本较高且，且所采用的化学原料的毒性对于人体、动物和环境也存在一些潜在的风险。因此，如何开发出一种有效的餐厨垃圾废气处理方法是本发明所要研究解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于有机废弃物尾气处理的微生物除臭菌剂及其制备方法，以解决现有餐厨垃圾在处理过程中尾气污染的问题。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
首先，本发明提供了一种微生物除臭菌剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、微生物菌种的富集及筛选，包括：
将一定量的餐厨垃圾在室外露天放置2-3天后倒入一带有加热和搅拌装置的餐厨垃圾处理设备中，开启加热和搅拌功能，保持在30-40℃下运行直至垃圾量明显减少后，再添加一定量的新鲜餐厨垃圾继续运行；
如此反复操作直至设备内的固体剩余物达到45-55％的设备容量并呈干燥分散颗粒状；然后，从设备内不同角落各取50-100g固体残余物，分别将其中1-2g固体残余物添加到一定量的生理盐水中摇匀混合；
然后取少量上层清液用生理盐水不同程度稀释后，再分别取100μl溶液置于BL琼脂糖凝胶平板上铺匀后置于37℃恒温培养箱中培养1-2天直至有显著的菌斑产生；然后从每个适宜的琼脂糖凝胶平板上选取10-15个菌斑，经平板划线进一步纯化后，分别置于液态BL培养基中于37℃恒温培养24h；
然后，取少量纯培养的菌种培养液，经离心分离后收集菌株细胞，提取DNA后作为模板用于PCR扩增16S rDNA或18S rDNA用于菌种鉴定；
(2)、微生物菌种的鉴定及培养，包括：
步骤(1)中的微生物菌种经鉴定和筛选后，共获得了6株细菌，分别为Bacillussubtilis AX1,Bacillus amyloliquefaciens AX2,Bacillus thuringiensis AX3,Bacillus licheniformis AX4,Bacillus cereus AX5，Lactobacillus acidophilus AX6；将上述各菌株在30-40℃的培养基中分别培养24h；
然后，将上述分别培养的菌株培养液混合，离心除去上清液后收集固体组分，置于通风橱内晾晒2-3小时后作为菌剂用于餐厨垃圾废气的处理；
或者，将上述各菌种在上述培养液中共培养24h,然后离心除去水分直接晾干或将其固定化于适宜的载体上晾干后作为菌剂用于餐厨垃圾废气处理。
优选的，步骤(2)中，所述培养基组成为(g/L)：NaCl 2.0,KH2PO4 2.0,MgSO4·7H2O0.5，(NH4)2SO4 1.0,MnSO4·7H2O 0.05。
优选的，步骤(2)中，所述载体为木薯渣、甘蔗渣、锯末、稻壳、碎虾蟹壳、碎木屑中的一种或几种。
本发明的另一个目的在于提供一种微生物除臭菌剂，包括枯草芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌，苏云金杆菌，地衣杆菌，蜡样芽胞杆菌以及嗜酸乳杆菌。
按重量配比包括：枯草芽孢杆菌5-15份，解淀粉芽孢杆菌10-25份，苏云金杆菌5-15份，地衣杆菌5-15份，蜡样芽胞杆菌5-20份以及嗜酸乳杆菌5-20份。
一种餐厨垃圾废气的处理方法，在餐厨垃圾厨垃圾设备尾气出口连接一个生物除臭塔，所述生物除臭塔内填装有上述所制得的微生物除臭菌剂，所述微生物除臭菌剂填装于所述生物除臭塔内或者填装于透气的材料球内再装填于所述生物除臭塔内。
所述餐厨垃圾处理过程产生的尾气由下至上经过所述生物除臭塔后直接排空，或再经过一个装填有活性炭吸附剂的柱子后从顶部排空，或经过等离子体处理后再排空，或二者兼施。
所述方法还包括实时监测排空尾气的组成，如尾气组成不达标，则从生物除臭塔顶部喷淋液体培养基至所有微生物制剂均被完全润湿，或更换新的活性炭柱，或二者兼施。
附图说明
图1为本发明实施例1的尾气处理装置示意图；
图2为本发明实施例2的尾气处理装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本发明保护范围的限制。
1.1.餐厨垃圾处理用微生物菌种的富集及筛选
将从酒店/饭店/学校食堂等获得的约200kg当天的餐厨垃圾在室外露天放置2-3天后倒入一带有加热和搅拌装置的餐厨垃圾处理设备中，开启加热和搅拌功能，保持在30-40℃下运行直至垃圾量明显减少后，例如剩余80、70、60kg等，添加约100kg新鲜餐厨垃圾继续运行。如此反复操作直至设备内的固体剩余物达到约50％的设备容量并呈干燥分散颗粒状。然后，从设备内不同角落各取约50-100g固体残余物，分别将其中1-2g固体残余物添加到100ml的生理盐水(0.85％NaCl)中摇匀混合。然后取1ml上清液用生理盐水不同程度稀释后，再分别取100μl溶液置于BL琼脂糖凝胶平板上铺匀后置于37℃的恒温培养箱中培养1-2天直至有显著的菌斑产生。然后从每个适宜的琼脂糖凝胶平板上选取10-15个菌斑，经平板划线进一步纯化后，分别置于液态BL培养基中于37℃恒温培养24h。然后，取少量纯培养的菌种培养液，经离心分离后收集菌株细胞，提取DNA后作为模板用于PCR扩增16S rDNA或18SrDNA用于菌种鉴定。
1.2.微生物菌种的鉴定及培养
经鉴定和筛选后，共获得了6株细菌，分别为Bacillus subtilis AX1,Bacillusamyloliquefaciens AX2,Bacillus thuringiensis AX3,Bacillus licheniformis AX4,Bacillus cereus AX5，Lactobacillus acidophilus AX6。将上述各菌株在30-40℃的培养基中分别培养24h。培养基组成为(g/L)：NaCl 2.0,KH2PO4 2.0,MgSO4·7H2O 0.5，(NH4)2SO4 1.0,MnSO4·7H2O 0.05,酵母提取物20.0，葡萄糖120。然后，将上述分别培养的菌株培养液混合，过滤或离心除去上层清液后收集固体组分，置于通风橱内晾晒2-3小时后作菌种用于餐厨垃圾废气的处理。也可以将上述各菌种在上述培养液中共培养24h,然后离心除去水分直接晾干或将其固定化于适宜的载体如木薯渣、甘蔗渣、锯末、稻壳、碎虾蟹壳、碎木屑等可降解生物材料上晾干后作为菌种用于餐厨垃圾处理过程废气的处理。
1.3.餐厨垃圾废气的处理
将日处理100kg餐厨垃圾厨垃圾设备尾气出口连结到一个
内装有不少于1200mm高度微生物填料制剂的生物除臭塔底部。微生物填料制剂可以直接装填于塔内或包装于透气的各种材料的球内后再装填与塔内。餐厨垃圾处理过程产生的废气由下至上经过生物除臭塔后直接排空，或再经过一个装填有活性炭吸附剂的柱子后从顶部排空，或经过等离子体处理后再排空，或二者兼施。实时监测排空尾气的组成，如尾气组成不达标，可从生物除臭塔顶部喷淋液体培养基至所有微生物制剂均被完全润湿，或更换新的活性炭柱，或二者兼施。经过处理后的尾气组成完全达到排放要求，全程几乎无臭味释放。
实施例1
按重量配比取菌种Bacillus subtilis AX1 10份,Bacillus amyloliquefaciensAX2 15份,Bacillus thuringiensis AX3 10份,Bacillus licheniformis AX4 10份,Bacillus cereus AX5 15份，Lactobacillus acidophilus AX6 15份，混合，接种于液体培养基，30-40℃120-180rpm振荡培养16h～18h，扩大培养。利用木屑为载体，将扩大后的菌液固定化，制作成固体处理菌剂，以备使用。
参考附图1，将固定后的菌种填装到镂空的网状球中，再将填装好的球放置到除臭装置中，启动餐厨垃圾处理设备。
于出气口收集废气，参照GB14554-93恶臭污染物排放标准对收集到的废气进行检测，检测结果如下表所示，符合标准规定要求。
| 编号 | 检测项目 | 检测结果 | 单位 |
| 1 | 硫化氢 | 0.006 | mg/m<sup>3</sup> |
| 2 | 二硫化碳 | 未检出 | mg/m<sup>3</sup> |
| 3 | 氨 | 0.680 | mg/m<sup>3</sup> |
| 4 | 苯乙烯 | 0.268 | mg/m<sup>3</sup> |
| 5 | 三甲胺 | 0.025 | mg/m<sup>3</sup> |
| 6 | 甲硫醇 | 0.002 | mg/m<sup>3</sup> |
| 7 | 甲硫醚 | 0.019 | mg/m<sup>3</sup> |
| 8 | 二甲二硫 | 0.022 | mg/m<sup>3</sup> |
| 9 | 臭气浓度 | 19 | -- |
实施例2
按重量配比取菌种Bacillus subtilis AX1 15份,Bacillus amyloliquefaciensAX2 20份,Bacillus thuringiensis AX3 10份,Bacillus licheniformis AX4 15份,Bacillus cereus AX5 10，Lactobacillus acidophilus AX6 10份，混合，接种于液体培养基，30-40℃120-180rpm振荡培养16h～18h，扩大培养。利用木屑为载体，将扩大后的菌液固定化，制作成固体处理菌剂，以备使用。
参考附图2所示，将固定后的菌种填装到无纺布或其他细密透气的袋子中，再将填装好的袋子封口，放置到除臭装置中，启动餐厨垃圾处理设备。
于出气口收集废气，参照GB14554-93恶臭污染物排放标准对收集到的废气进行检测，检测结果如下表所示，符合标准规定要求。
| 编号 | 检测项目 | 检测结果 | 单位 |
| 1 | 硫化氢 | 0.003 | mg/m<sup>3</sup> |
| 2 | 二硫化碳 | 未检出 | mg/m<sup>3</sup> |
| 3 | 氨 | 0.575 | mg/m<sup>3</sup> |
| 4 | 苯乙烯 | 0.341 | mg/m<sup>3</sup> |
| 5 | 三甲胺 | 0.019 | mg/m<sup>3</sup> |
| 6 | 甲硫醇 | 0.0024 | mg/m<sup>3</sup> |
| 7 | 甲硫醚 | 0.012 | mg/m<sup>3</sup> |
| 8 | 二甲二硫 | 0.018 | mg/m<sup>3</sup> |
| 9 | 臭气浓度 | 14 | -- |
由上述检测结果可知，通过本发明方法所筛选出来的菌种所制得的除臭菌剂对尾气的处理效果能达达到相关标准的要求，除臭效果好。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、微生物菌种的富集及筛选，包括：
将一定量的餐厨垃圾在室外露天放置2-3天后倒入一带有加热和搅拌装置的餐厨垃圾处理设备中，开启加热和搅拌功能，保持在30-40℃下运行直至垃圾量明显减少后，再添加一定量的新鲜餐厨垃圾继续运行；
如此反复操作直至设备内的固体剩余物达到45-55％的设备容量并呈干燥分散颗粒状；然后，从设备内不同角落各取50-100g固体残余物，分别将其中1-2g固体残余物添加到一定量的生理盐水中摇匀混合；
然后取少量上层清液用生理盐水不同程度稀释后，再分别取100μl溶液置于BL琼脂糖凝胶平板上铺匀后置于37℃恒温培养箱中培养1-2天直至有显著的菌斑产生；然后从每个适宜的琼脂糖凝胶平板上选取10-15个菌斑，经平板划线进一步纯化后，分别置于液态BL培养基中于37℃恒温培养24h；
然后，取少量纯培养的菌种培养液，经离心分离后收集菌株细胞，提取DNA后作为模板用于PCR扩增16S rDNA或18S rDNA用于菌种鉴定；
(2)、微生物菌种的鉴定及培养，包括：
步骤(1)中的微生物菌种经鉴定和筛选后，共获得了6株细菌，分别为Bacillussubtilis AX1,Bacillus amyloliquefaciens AX2,Bacillus thuringiensis AX3,Bacillus licheniformis AX4,Bacillus cereus AX5，Lactobacillus acidophilus AX6；将上述各菌株在30-40℃的培养基中分别培养24h；
然后，将上述分别培养的菌株培养液混合，离心除去上清液后收集固体组分，置于通风橱内晾晒2-3小时后作为菌剂用于餐厨垃圾废气的处理；
或者，将上述各菌种在上述培养液中共培养24h,然后离心除去水分直接晾干或将其固定化于载体上晾干后作为菌剂用于餐厨垃圾废气处理。
2.如权利要求1所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述培养基组成为(g/L)：NaCl 2.0,KH2PO4 2.0,MgSO4·7H2O 0.5，(NH4)2SO4 1.0,MnSO4·7H2O0.05。
3.如权利要求1所述的微生物除臭菌剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述载体为木薯渣、甘蔗渣、锯末、稻壳、碎虾蟹壳、碎木屑中的一种或几种。
4.一种如权利要求1所述的方法所制得的微生物除臭菌剂，其特征在于：包括枯草芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌，苏云金杆菌，地衣杆菌，蜡样芽胞杆菌以及嗜酸乳杆菌。
5.如权利要求4所述的微生物除臭菌剂，其特征在于，按重量配比包括：枯草芽孢杆菌5-15份，解淀粉芽孢杆菌10-25份，苏云金杆菌5-15份，地衣杆菌5-15份，蜡样芽胞杆菌5-20份以及嗜酸乳杆菌5-20份。
6.一种餐厨垃圾废气的处理方法，其特征在于：在餐厨垃圾厨垃圾设备尾气出口连接一个生物除臭塔，所述生物除臭塔内填装有权利要求1-5任一项所述的微生物除臭菌剂，所述微生物除臭菌剂填装于所述生物除臭塔内或者填装于透气的材料球内再装填于所述生物除臭塔内。
7.根据权利要求6所述的餐厨垃圾废气的处理方法，其特征在于：所述餐厨垃圾处理过程产生的尾气由下至上经过所述生物除臭塔后直接排空，或再经过一个装填有活性炭吸附剂的柱子后从顶部排空，或经过等离子体处理后再排空，或二者兼施。
8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾废气的处理方法，其特征在于：所述方法还包括实时监测排空尾气的组成，如尾气组成不达标，则从生物除臭塔顶部喷淋液体培养基至所有微生物制剂均被完全润湿，或更换新的活性炭柱，或二者兼施。
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